DD265641A1

DD265641A1 - Verfahren zur warmumformung von stahl

Info

Publication number: DD265641A1
Application number: DD30855587A
Authority: DD
Inventors: Heiner Hoefgen; Gustav Zouhar
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1987-11-02
Filing date: 1987-11-02
Publication date: 1989-03-08

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Metallurgie und der metallverarbeitenden Industrie und betrifft ein Verfahren zur Warmumformung von Stahl, wie z. B. hoeherfeste schweissbare Baustaehle, unlegierte und mikrolegierte Staehle mit mittlerem und hohem Kohlenstoffgehalt. Bei einem Verfahren zur Warmumformung von Stahl, bei dem das Umformgut auf Temperaturen von 1 050 bis 1 250C vorgewaermt, dort gehalten und anschliessend unter Temperaturabsenkung auf etwa 1 000C, d. h. im Temperaturbereich der Austenitrekristallisation, umgeformt wird, wird erfindungsgemaess danach in an sich bekannter Weise unter weiterer Temperaturabsenkung auf etwa 900 bis 750C, aber oberhalb der Ar3-Temperatur umgeformt und anschliessend das Umformgut mit einer Aufheizgeschwindigkeit von mindestens 250 K/s auf eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Umformgutes aufgeheizt, dort so lange gehalten, bis das Umformgut vollstaendig rekristallisiert ist und anschliessend mit mindestens 100 K/s auf eine Temperatur, die im Bereich unterhalb der maximalen Aufheiztemperatur, aber ueber der Ar3-Temperatur liegt, abgekuehlt wird, das Umformgut in diesem Temperaturbereich umgeformt wird und anschliessend in an sich bekannter Weise beschleunigt bis unterhalb Ar1 abgekuehlt wird. Durch das erfindungsgemaesse Verfahren entstehen umgeformte Erzeugnisse mit einem gleichmaessigen und sehr feinkoernigen Ferritgefuege.

Description

Charakteristik de· bekannten Stande* der Technik

In der Veröffentlichung „The Development of a new process for production of high toughness steel by special thermomecanical treatment", Sumitomo-Metall Ind. Ltd., Tokio 1979 wird der sogenannte „Sumitomo-Prozeß" beschrieben. Dieser Warmumformungsprozeß wird nach folgenden Verfahrensschritten durchgeführt:

1. Vorwärmen des Umformgutes auf 1150 bis 1230°C

2. Halten des Umformgutes auf Vorwärmtemperatur

3. Umformen unter Temperaturabsenkung auf etwa 9CK)⁰C (Arbeitsgong im Temperaturbereich der Austenitrekristallisation)

4. Absenkung der Umformguttemperatur unter A,,

5. Erwärmung des Umformgutgutes auf eine Temperatur oberhalb A₁,

6. Absenkung der Umformguttemperatur auf eine Temperatur unterhalb A,, und oberhalb A₁, und Umformen in diesem Temperatutbereich (Arbeitsgang im Temperaturbereich der γ/α-Umwandlung)

7. Beschleunigte Abkühlung bis unterhalb A.,

Nach diesem Verfahren hergestellt, entsteht ein umgeformtes Erzeugnis mit einer sehr gleichmäi.'¹ - en Ferritkorngröße zwischen 5-10μπΊ. Dabei ist bekannt, daß mit abrahmender Ferritkorngröße die mechanischen Eigenschaften umgeformter Erzeugnisse verbessert werden. Der Nachteil diesrs Verfahrens besteht darin, daß die umgeformten Erzeugnisse nocn für bestimmte Anwendungsfälle unzureichende mechanische Eigenschaften aufweisen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Warmumformung von Stahl anzugeben, mit welchem die mechanischen Eigenschaften der umgeformten Erzeugnisse verbessert werden.

Darlegung de· Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, umgeformte Erzeugnisse mit veri ingorter und gleichmäßiger Ferritkorngröße herzustellen. Diese Aufgehe wird durch ein Verfahren zur Warmumformung von Stahl, bei dem das Umformgut auf Temperaturen von 1050 bis 1250^CC vorgewärr it, dort gehalten und anschließend unter Temperatui absenkung auf etwa 1000' C, d. h. im Temperaturbereich der Austenitrekristallisation umgeformt wird, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß danach in an sich bekannter Welse unter weiterer Temperaturabsenkung, auf etwa 900 bis V50°C, aber obernalb der A₁, umgeformt wird, und daß anschließend das ι Imformgut mit einer Aufheizgeschwindi^oit von mindestens 250 K/s auf eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur d>, Umformgutes aufgeheizt wird und dort so Ip ige gehalten wird, bir das Umformgut vollständig rekrista'lisiert ist, anschließend mit mindestens 100K/s auf eine Temperatur, die im Serei'.h unterhalb der maximalen Aufheizte:npentur, ober über der Α,,-Temperatur liegt, abgekühlt wird, das Umformgut in ciesem Temperaturbereich umgeformt wird und an ichließend in an sich bokannter Weise beschleunigt bis unterhalb A₁, abgekühlt wird. Mii diesem Verfahren wi :d durch das Vorwärmen des Umformgutes und an; fließendes Umformen unter Temperaturabsenkung in an sich bekannter Weise eine „pancake'Struktur im Umformgut erzeugt, J. h., es liegen in Umformrichtung gestreckte Austenitkristalle vor. Durch dos anschließende Schnellaufheizen rekrisiallisiert das Gefüge vollständig und ergibt n&ch der Schnellabkühlung und Umformung, welche erneut zu einer Rekristallisation des Austenits führt, ein gleichmäßiges und sehr feinkörni jes Austenitgefüge. Durch die anschließende Schnell'bkühlung durch das γ/α-Umwandlungrjgebiet hindurch, wird >->e ei .ieute Kornvergröberung weitestgehend vermieden, so daß bei Raumtemperatur ein

umgeformtes Frzeugnis mit einem gleichmäßigen und sehr feinkörnigen Ferritgefüge vorliegt. Dieses feinkörnige Ferritgefuge ist ausschlaggebend dafür, daß die erfindungsgemäß hergestellten umgeformten Erzeugnisse bessere mechanische Eigenschaften aufweisen gegenüber denen des Standes der Technik. Insbesondere werden die Streckgrenze und die Tieftemperaturzähigkeit weiter angehoben und die Duktil-Spröd Übergangstemperaiur der Karbschlagzähigkoi! weiter abgesenkt.

Weitere Vorteile des erfi· (Kingsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß die Entstehurg von Mischgefüge im umgeformten Erzeugnis weitestgenc J verhindert wird, daß eine Umformung im Zweiphasengebiet γ/α vermieden wird und daß die nach der Schnellerwärmung ablaufende Rekristallisation die Anwendung höherer Umformgrsde in der nachfolgenden Umformstufe erlaubt, wodurch Umformstufen eingespart werden können.

AusführungsbeispleU)

1. Eine Bramme aus nichtmikrolegiertem, höherfestem, schweißbarem Baustahl mit einem Kohlenstoffgehalt von ω_Β = 0,10% und einer Dicke von 200mm wird auf eino Temperatur von T₁ - 115O⁰C vorgewärmt, dort Ί h gehalten und anschließend im Temperaturbereich von 1150-1000⁰C in mehreren Stichen zu einem Breitflacherzeugnis mit einer Dicke von 15mm gewalzt. Anschließend wird die Walzguttemperatur auf 900⁰C abgesenkt und im Temperaturbereich von 900-850°C in 2 Stichen mit einem Umformgrad ε von jeweils ε = 20% gewalzt, wobei die Walzguttemperatur nach dem 2. Stich T? = 85O⁰C beträgt. Unmittelbar danach wird das Walzgut innerhalb von 0,2s auf eine Temperatur von T₃ = 940⁰C aufgeheizt, 1 s auf dieser Temperatur gehalten und innerhalb von 0,5s auf eine Temperatur von T₄ - 85O⁰C abgekühlt. Bei dieser Temperatur wird mit einen-. Umtormgrad von e = 50% gewalzt bis zur Enddicke des Walzgutes. Danach erfolgt die Abkühlung des Walzgutes mit ein .ir Geschwindigkeit von 10 K/s auf eine Temperatur von 600⁰C.

Bei einem so hergestellten, gewalzten Fertigerzeugnip beträgt die mittlere Austenitkorngrößc nach dem Schnellaufheizen do = 19,0pm und nach der Ib'.rten Umformung d| = l,0|im. Wird bei der letzten Umformung insgesamUiur mit einem Umformgrad von ε = 40% gearbeitet, so beträgt die mittlere Austenitkorngröße nach der Umformung d| = 6,0μηι. Die mittlere Ferritkorngröße des ertigerzeugnisses betragt in Abhängigkeit von der Austenitendko'ngröße d₂ = 3,0-5,0um.

2. Eine Bramme aus nichtmikrolegiertem, höherfestem, schweißbaiom Baustahl mit einem Kohlenstoffgehalt von ω_β = 0,10% und einer Dicke von 200mm wird, entsprechend Beispiel 1 vorgewärmt, und mohrfach zu einem Breitflochor^pugnis gewalzt. Danach beträgt die Walzguttemperatur T₂ = 800°C. Anschließend wird das Walzgut sofort innerhalb von 0,2 s auf eine Temperatur von T₃ = 925⁰C aufgeheizt, 1 s bei dieser Temperatur gehalten und innerhalb von C, s auf eine Temperatur von T₄ = SOO⁰C abgekühlt. Bei dieser Temperatur wird mit einem Umformgrad von ε - 50% gewalzt, bis die Enddicke des Walzgutes erreicht ist. Danach orfolgt die Abkühlung des Walzgutes mit einer Geschwindigkeit von 10 K/s auf eine Temperatur von 600 ⁰C.

Bei einem so hergeste'lten, gewalzten Fertigerzeugnis beträgt d'e mittlere Austenitkorngröße nach dem SchnellGufheizen do = 17,0pm und nach der letzten Umformung d| = 4,0pm. Wiri.' bei der letzten Umformung insgesamt nur mit einem Umformgrad von ε = 40% gearbeitet, so beträgt die mittlere Austenitkorngröße nach der UmIo iung d, = 5,0μ(η. Die mittlere Ferritkorngröße des Fertigerzeugnisses beträgt in Abhängigkeit von der Austenitkorngröße d_? = 3,0-5,ϋμπΊ.

3. Eir e Bramme aus mikrolegiertem höherfostem schweißbarem Baustahl mit einem Kohlenstoffgehalt von ω_Β - 0,08% und einem Niob-Gohalt von ω_Β = 0,05% und einer Dicke von 200mm wird auf eine Temperatur von Ti - 115O⁰C vorgewärmt, dort 1 h gehalten und einschließend im Temperaturbereich von 1150-1000 C in mehreren Stichen zu einem Breitflacherzeugnis m,t einer Dicke von 20 mm vorgewalzt, wobei die Endumformungstemperatur beim Vorwalzen 1000⁰C beträgt. Anschließend wird die Walzguttemperatur auf 88O⁰C abgesenkt, und danach wird das 20mm dicke vorgewalzte Material bei abnehmender Temperatur im Temperaturbereich von 880⁰C bis 840⁰C in drei Stichen mit einem Umformgrad von je ε = 30% umgeformt, wobei die Walzguttemperatur nach dem 3. Stich T₂ = 840⁰C beträgt. Unmittelbar nach lern 3. Stich wird das Walzgut innerhalb von 0,2 s von T; = 840°C auf eine Temperatur T₃ = 1020⁰C aufgeheizt und 1 s bei dieser Temperatur gohalten. Anschließend wird das Walzgut innerhalb von 0,5s auf eine Temperatur T₄ = 8GO⁰C abgekühlt und bei dieser Temperatur mit einem Umfo mgrad von ε = 50% umgeformt bis zur Enddicke des Umformgutes. Danach wird durch das Zwaiphasengebiet γ/α mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 10K/s auf eine Temperatur von 600⁰C abgekühlt.

Bei einem so hergestellten, gewalzten Fertigerzeugnis beträgt die mittlere Austenitgröße nach dem Schnellaufheizen d₀ = 10,0μίτι und nach der letzten Umformung d, = 3,0pm. Die mittlere Ferritkorngröße des Fertigerzeugnisses beträgt

Claims

Verfahren zur Warmumformung von Stahl, bei dem das Umformgut auf Temperaturen von 1050 bis 125O⁰C vorgewärmt, dort gehalten und anschließend unter Temperaturabsenkung auf etwa 1000⁰C, d. h. im Temperaturbereich der Austenitrekristallisation, umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß danach in an sich bekannter Weise unter weiterer Temperaturabsenkung auf etwa 900 bis 750⁰C, aber oberhalb der A,₃-Temperatur umgeformt wird, und daß anschließend das Umformgut mit einer Aufheizgeschwindigkeit von mindestens 250K/s auf eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Umformgutes aufgeheizt wird und dort so lange gehalten wird, bis das Umformgut vollständig rekristallisiert ist, anschließend mit mindestens 100 K/s auf eine Temperatur, die im Bereich unterhalb dtr maximalen Aufheiztemperatur, aber über der A„-Temperatur liegt, abgekühlt wird, das Umformgut in diesem Temperaturbereich umgeformt wird und anschließend in an sich bekannter Weise beschleunigt bis unterhalb A₁, abgekühlt wird.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Metallurgie und der metallverarbeitenden Industrie und betrifft die Warmumformung von Stahl, wie z. B. höherfeste schweißbare Baustähle, unlegierte und mikrolegierte Stähle mit mittlerem und hohem Kohlenstoffgehalt.